CN107446236A - 一种高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法，涉及高分子材料技术领域。本发明高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料由以原料制成：聚丙烯树脂、无卤阻燃剂、玻璃纤维、相容剂、助剂。本发明高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料灼热丝可以提升到900℃，阻燃过程无有毒、废气等排除，且阻燃过程更短，原料中加入了相容剂、短切玻璃纤维，改善了玻璃纤维与聚丙烯基体的相容性，提升了此产品的韧性和强度性能。

Description

一种高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备 方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯材料是由丙烯分子聚合得到的一种热塑性树脂，按照其甲基排列的位置可以将聚丙烯分为等规聚丙烯、间规聚丙烯和无规聚丙烯三种；聚丙烯材料有着较低的密度和较优的韧性，同时还具有良好的电性能和高频绝缘性，经过改性的后的聚丙烯材料气味好、符合环保，可以在100℃左右的环境下长期使用。

随着电子、家电等产业的发展，客户对于聚丙烯材料的要求也越来越高，环保、阻燃好、性能优异的阻燃聚丙烯在市场有着极大的需求；阻燃聚丙烯产品的发展方向也是多元化的，传统的阻燃方式是十溴二苯乙烷+三氧化二锑体系、溴化聚苯乙烯+三氧化二次体系等，这些体系都是采用有卤体系，和材料的环保发展趋势不符；而且聚丙烯材料本身的灼热丝在650℃左右，玻纤在体系的长径比形态对材料灼热丝的表面熔体的低落和热量的及时散失形成一个负面的作用，因此经常会造成玻璃纤维增强聚丙烯无法到达高灼热丝的一个技术难点。

因此，研发一种高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料，来满足环保要求和产品使用安全尤为重要。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料，所述高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料由以下重量份的原料制成：聚丙烯树脂45-75份、无卤阻燃剂15-25份、玻璃纤维10-25份、相容剂3-7 份、助剂0.5-5份。

优选的，所述无卤阻燃剂中化学法计算得到的磷含量为21％，氮含量为18％。

优选的，所述聚丙烯树脂密度位0.9g/cm2，熔点为168℃，熔融指数为20-25g/10min。

优选的，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维。

优选的，所述玻璃纤维的长度为4.5mm。

优选的，所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸苷。

优选的，所述助剂为抗氧剂、润滑剂、抗滴落剂中的至少一种。

一种高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料，将聚丙烯树脂、无卤阻燃剂、相容剂、助剂加入均化锅中混合5-10min，得到混合物料；

S2、将混合物料加入双螺杆挤出机中，且将玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，挤出、冷却、切粒，即可。

优选的，所述双螺杆挤出机各区温度为200-210℃，主机转速为 350-400r/min。

本发明提供一种高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：

现有技术中聚丙烯非改性材料灼热丝只能满足650℃的使用需求，在某些领域使用很受限制，而本发明聚丙烯材料的灼热丝可以提升到 900℃，且使用的无卤阻燃剂中化学法计算得到的磷含量为21％，氮含量为18％，使得制备的材料阻燃过程无有毒、废气等排除，且阻燃过程更短；

本发明高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料中加入了相容剂，改善了玻璃纤维与聚丙烯基体的相容性，提升了此产品的韧性和强度性能；

本发明高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料原料中采用的是短切玻璃纤维作为增强填充物，加工工艺简单，机械性能更加优良；

本发明高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料具有较高的灼热丝值，材料性能好、无卤环保，满足客户无卤和环保的材料标准，可以广泛应用在低压电器、负载断路开光、断路器周边部件等领域。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料由以下重量份的原料制成：聚丙烯树脂45份、无卤阻燃剂15份、玻璃纤维10份、聚丙烯接枝马来酸苷3份、助剂0.5份；其中，无卤阻燃剂中化学法计算得到的磷含量为21％，氮含量为18％；聚丙烯树脂密度位0.9g/cm2，熔点为168℃，熔融指数为20g/10min；玻璃纤维为短切玻璃纤维，玻璃纤维的长度为4.5mm；助剂为抗氧剂，抗氧剂为1010和168以质量比1:2复配；

本实施例高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料制备方法包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各部分原料，将聚丙烯树脂、无卤阻燃剂、相容剂、助剂加入均化锅中混合5min，得到混合物料；

S2、将混合物料加入双螺杆挤出机中，且将玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，挤出、冷却、切粒，即可。

其中，双螺杆挤出机各区温度为200℃，主机转速为350r/min。

实施例2：

本实施例高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料由以下重量份的原料制成：聚丙烯树脂55份、无卤阻燃剂20份、玻璃纤维20份、聚丙烯接枝马来酸苷5份、助剂0.8份；其中，无卤阻燃剂中化学法计算得到的磷含量为21％，氮含量为18％；聚丙烯树脂密度位0.9g/cm2，熔点为168℃，熔融指数为22g/10min；玻璃纤维为短切玻璃纤维，玻璃纤维的长度为4.5mm；助剂为抗氧剂0.5份、抗滴落剂0.3份，抗氧剂为1010和168以质量比1:2复配；

本实施例高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料制备方法包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各部分原料，将聚丙烯树脂、无卤阻燃剂、相容剂、助剂加入均化锅中混合8min，得到混合物料；

S2、将混合物料加入双螺杆挤出机中，且将玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，挤出、冷却、切粒，即可。

其中，双螺杆挤出机各区温度为205℃，主机转速为380r/min。

实施例3：

本实施例高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料由以下重量份的原料制成：聚丙烯树脂75份、无卤阻燃剂25份、玻璃纤维25份、聚丙烯接枝马来酸苷7份、助剂5份；其中，无卤阻燃剂中化学法计算得到的磷含量为21％，氮含量为18％；聚丙烯树脂密度位0.9g/cm2，熔点为168℃，熔融指数为25g/10min；玻璃纤维为短切玻璃纤维，玻璃纤维的长度为4.5mm；助剂为抗氧剂1份、润滑剂2份、抗滴落剂3 份混合而成，抗氧剂为1010和168以质量比1:2复配而成；

本实施例高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料制备方法包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各部分原料，将聚丙烯树脂、无卤阻燃剂、相容剂、助剂加入均化锅中混合10min，得到混合物料；

S2、将混合物料加入双螺杆挤出机中，且将玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，挤出、冷却、切粒，即可。

其中，双螺杆挤出机各区温度为210℃，主机转速为400r/min。

对比例1：

本对比例聚丙烯材料由以下重量份的原料制成：聚丙烯75份、玻璃纤维20份、聚丙烯接枝马来酸酐5份、抗氧剂0.5份、抗滴落剂0.3 份；其中聚丙烯树脂密度在0.9g/cm2，熔点在168℃，熔指为22g/10min；玻纤纤维为短切玻纤，长度在4.5mm左右；抗氧剂为1010和168以 1:2复配；

本对比例聚丙烯材料的制备方法为：按照重量份称取各部分原料，将各原料加入均化锅中混合8min，得到混合物料，再将混合物料加入双螺杆挤出机中，且将玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，挤出、冷却、切粒，即可。其中，双螺杆挤出机各区温度为205℃，主机转速为380r/min。

对比例2：

本对比例聚丙烯材料由以下重量份的原料制成：聚丙烯60份、玻璃纤维20份、无卤阻燃剂20份、抗氧剂0.5份、抗滴落剂0.3份；其中聚丙烯树脂密度在0.9g/cm2，熔点在168℃，熔指为20～25g/10min；玻纤纤维为短切玻纤，长度在4.5mm左右；抗氧剂为1010和168以1:2复配；无卤阻燃剂化学法计算的磷含量为21％，氮含量为18％；

本对比例聚丙烯材料的制备方法为：按照重量份称取各部分原料，将各原料加入均化锅中混合8min，得到混合物料，再将混合物料加入双螺杆挤出机中，且将玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，挤出、冷却、切粒，即可。其中，双螺杆挤出机各区温度为205℃，主机转速为380r/min。

对比例3：

本对比例聚丙烯材料由以下重量份的原料制成：聚丙烯47份、玻璃纤维20份、聚丙烯接枝马来酸酐5份、有卤阻燃剂28份、抗氧剂 0.5份、抗滴落剂0.3份；其中聚丙烯树脂密度在0.9g/cm2，熔点在 168℃，熔指为20～25g/10min；玻纤纤维为短切玻纤，长度在4.5mm左右；抗氧剂为1010和168以1:2复配；有卤阻燃剂的成分为十溴二苯乙烷和三氧化二锑按照质量比例为3：1复配；

本对比例聚丙烯材料的制备方法为：按照重量份称取各部分原料，将各原料加入均化锅中混合8min，得到混合物料，再将混合物料加入双螺杆挤出机中，且将玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，挤出、冷却、切粒，即可。其中，双螺杆挤出机各区温度为205℃，主机转速为380r/min。

将实施例2制备的材料和对比例1-3制备的材料模塑样条采用GB 标准进行测试，进行性能测试，结果见表1：

表1不同样品性能测试结果

性能指标/实施例编号	对比例1	实施例2	对比例2	对比例3
					拉伸强度/MPa	77	80	65	79
弯曲强度/MPa	92	95	84	97
					悬臂梁缺口冲击强度/KJ/m2	6	7	3	8.1
阻燃性/UL94-1.6mm	不阻燃	V0	V2	V0
					灼热丝/850℃	不通过	通过	通过	通过
发烟量	低	低	低	较高，气味较大

由上表1测试数据可以看出：对比例1和实施例2，实施例2制备出来的产品的具有较高的灼热丝，能够满足电工产品领域应用；对比例2和实施例2，在不加入适量的相容剂情况下，玻纤纤维与聚丙烯基体相容性差，韧性和强度性能较低，并且阻燃效果上也存在一定的风险；对比例3和实施例2，常规阻燃体系在性能保留率上略优于无卤阻燃体系，阻燃效果上于无卤阻燃剂一致，但该类阻燃剂阻燃过程发烟量大、对环保有着比较大的影响，在未来阻燃塑料的发展方向上并不被看好。

综上所述，本发明制备的高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯具有综合机械性能优异、环保阻燃和高灼热丝的优点，因此可以广泛的应用在低压电器、负载断路开关、断路器周边部件上。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于，所述高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料由以下重量份的原料制成：聚丙烯树脂45-75份、无卤阻燃剂15-25份、玻璃纤维10-25份、相容剂3-7份、助剂0.5-5份。

2.根据权利要求1所述的高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：所述无卤阻燃剂中化学法计算得到的磷含量为21%，氮含量为18%。

3.根据权利要求1所述的高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：所述聚丙烯树脂密度位0.9g/cm2，熔点为168℃，熔融指数为20-25g/10min。

4.根据权利要求1所述的高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：所述玻璃纤维为短切玻璃纤维。

5.根据权利要求4所述的高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：所述玻璃纤维的长度为4.5mm。

6.根据权利要求1所述的高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：所述相容剂为聚丙烯接枝马来酸苷。

7.根据权利要求1所述的高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料，其特征在于：所述助剂为抗氧剂、润滑剂、抗滴落剂中的至少一种。

8.一种如权利要求1-7中任一所述的高灼热丝环保无卤阻燃玻纤增强聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按照重量份称取各个原料，将聚丙烯树脂、无卤阻燃剂、相容剂、助剂加入均化锅中混合5-10min，得到混合物料；

S2、将混合物料加入双螺杆挤出机中，且将玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，挤出、冷却、切粒，即可。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机各区温度为200-210℃，主机转速为350-400r/min。